Сравнение методов измерения концентрации и плотности

Каждый из этих методов измерения имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другими. Щелкните по соответствующему методу измерения.

Измерение скорости звука

LiquiSonic^® Технология основана на измерении скорости звука. С помощью этого ультразвукового метода измерения можно точно и быстро определить концентрацию в жидкости, поскольку скорость звука в жидкости зависит от концентрации отдельных компонентов и температуры.

Для определения скорости звука через жидкость посылается звуковой импульс и измеряется время, за которое импульс достигает приемника. Поскольку расстояние между ультразвуковым передатчиком и приемником конструктивно постоянно, скорость звука может быть рассчитана.

Характеристики LiquiSonic^® Метод измерения:

• Измерение не зависит от цвета, проводимости и прозрачности технологической жидкости
• Точность измерения ±0,05 м/с
• высокая, бездрейфовая точность измерения даже при высоком содержании газовых пузырей
• Частота обновления измерений 250 мс
• Установка непосредственно в трубопроводы или резервуары
• установка без байпаса
• прочная конструкция сенсора без уплотнений или движущихся частей
• техника измерения, не требующая обслуживания
• устойчивость к загрязнениям
• Температура эксплуатации от –90 °C до 200 °C
• Рабочее давление до 500 бар
• Использование специальных материалов в химически агрессивных жидкостях
• интегрированное измерение температуры

Измерение плотности методом Кориолиса

Фазовый сдвиг протекающей, вибрирующей трубы связан с массовым потоком протекающей жидкости через силу Кориолиса. Различные производители массовых расходомеров Кориолиса утверждают, что их устройства подходят для определения плотности.

Однако расходомеры Кориолиса конструктивно оптимизированы для захвата фазового сдвига колебательной системы, в то время как измерение плотности требует точного измерения частоты колебаний. Поэтому достигаемая точность в большинстве случаев хуже, чем ± 5 % до ± 10 % от диапазона измерения.

Таким образом, измерение плотности и концентрации возможно только в ограниченной степени и связано со многими недостатками:

• высокая чувствительность к газовым пузырям и осадкам
• проведение температурной компенсации устройства, но не расчета плотности
• возможна только заводская калибровка плотности
• высокие затраты на установку при больших номинальных диаметрах
• внутреннее уменьшение номинального диаметра, следовательно, высокое падение давления и чувствительность к загрязнению

Измерение плотности с помощью изгибного вибратора

Принцип изгибного вибратора — это проверенный метод измерения плотности в лабораторной области, который использует зависимость частоты колебаний проточного трубопровода от плотности протекающей жидкости.

Однако при процессных приложениях этот метод сталкивается со следующими ограничениями:

• может использоваться только в байпасе, максимальный номинальный диаметр обычно составляет 10 мм
• изгибной вибратор чувствителен к давлению и ударным волнам
• невозможно реализовать погружные датчики
• высокая чувствительность к газовым пузырям и осадкам

Измерение проводимости

Проводимость жидкости зависит от концентрации и активности электрически проводящих ионов в этой жидкости.

Таким образом, (индуктивное) измерение проводимости является недорогим методом измерения концентрации, но имеет следующие недостатки:

• Активность и, следовательно, проводимость ионов сильно зависят от температуры (до 3 % на °C).
• Активность сильно зависит от загрязнений, образования комплексов, гидратных оболочек и т. д.
• Метод по своей сути применим только для измерительных задач в неорганических жидкостях.

Измерение pH-значения

Определение pH-значения — это метод, заимствованный из лаборатории, для косвенного определения концентрации или плотности.

Однако преимуществу низкой цены используемых датчиков противостоит целый ряд недостатков:

• необходим прямой контакт мембраны с процессом
• высокий дрейф требует постоянной калибровки, а также сложной и дорогой арматуры и технологии отбора проб
• в типичных диапазонах измерения концентрации более 1 m% больше не применим
• pH-датчики изготавливаются из стекла; из-за их хрупкости использование в некоторых отраслях критично (пищевые продукты, фармацевтика)

Рефрактометрия

Определение предельного угла полного внутреннего отражения (показатель преломления) — это метод, заимствованный из лаборатории, для определения концентрации или плотности с использованием калибровочных кривых.

Показатель преломления определяется на оптическом окне. Из этого для процессных устройств (рефрактометров) вытекает ряд недостатков:

• Отложения на окне вызывают дрейф измерений или препятствуют измерению.
• Оптические окна требуют уплотнения или склеивания, которые могут подвергаться воздействию коррозионных процессных жидкостей.
• Части электроники (ПЗС-линейка) требуют охлаждения Пельтье, что приводит к ограниченному сроку службы.
• Показатель преломления зависит от длины волны света.
• Значения показателя преломления из литературы или ручного/лабораторного рефрактометра не могут быть использованы для процессных устройств.

Радиометрия

Радиоактивный препарат излучает радиацию на измеряемый материал, которая принимается детектором. Сцинтиллятор преобразует радиоактивное излучение в световые вспышки и оценивает их количество. Поскольку проникновение гамма-излучения зависит от материала, плотность определяется по интенсивности поступающего излучения.

1: Излучатель с экранированием
2: Сцинтилляционный счетчик
3: Зажимной участок измерения на трубопроводе

На сегодняшний день радиометрия заменяется современными методами измерения, поскольку использование радиометрических измерений связано с большими затратами, нормативными требованиями, расходами и потенциальной опасностью:

• сложная, дорогая приемка оборудования TÜV / профессиональными ассоциациями
• постоянные затраты на техническое обслуживание, например, регулярные проверки герметичности
• обучение уполномоченных по радиационной защите
• обязанность информировать и документировать перед пожарной службой
• очень дорогая утилизация источников излучения в случае замены или возврата оборудования
• доставка в специальных транспортных средствах
• высокий риск для сотрудников в случае аварий